鋁硅鈦合金在汽車零部件制造使用中優勢盡顯

王成之

近年來世界性能源問題變得越來越嚴重,這使得減輕汽車自重、降低油耗成了各大汽車生產廠提高競爭能力的關鍵。據有關數據介紹 汽車重量每減少50kg 每升燃油行駛的距離可增加2km 汽車重量每減輕1% 燃油消耗下降0.6% 1%。鋁具有密度小、耐蝕性好等特點 且鋁合金的塑性優良 鑄、鍛、沖壓工藝均適用 最適合汽車零部件生產的壓鑄工藝。從生產成本、零件質量、材料利用等幾個方面比較 鋁合金已成為汽車生產不可缺少的重要材料。目前 美國、日本、德國是汽車采用鋁合金最多的國家 如德國大眾AudiA8、A2 日本的NXS等車身用鋁合金量達80%。我國汽車除上海桑塔納、一汽奧迪和捷達 均為引進生產線 用鋁合金外 國產以紅旗較多 約80 100kg。有資料表明 用鋁合金結構代替傳統鋼結構 可使汽車質量減輕30%40% 制造發動機可減輕30% 制造車輪可減輕50%。采用鋁合金是汽車輕量化及環保、節能、提速和運輸高效的重要途徑之一。因此研究開發鋁合金汽車目前顯得十分必要。

對于鋁硅鈦合金而言 向平常的鋁硅合金(不論是共晶合金或是過共晶、亞共晶合金)中添加微量的鈦 合金的機械性能會相應得到改善。鈦具有細化合金組織的能力并能改善合金在常溫時的機械強度 增強合金的抗腐蝕能力和耐磨性能。尤其能夠降低其高溫氧化傾向 增強合金高溫強度。因而生產鋁硅鈦合金或向鋁硅合金添加鈦 被視為熱門技術倍受青睞。

由于鋁硅鈦合金比重小、強度高 耐磨耐腐蝕 鑄造性能好易于加工 可以制得公差小而表面質量高的鑄件 合金熔點低 可采用壓力鑄造法或成型鑄造法等工藝制造零部件。亞共晶合金變形加工成型性好 可以軋制成板 擠壓成各種規格的棒、管型材 勿需中間退火 可直接將擠壓成的管毛料拉拔成一定尺寸規格的半成品 型材可一次彎成90°角不裂 各項機械性能接近LD2 可作為LD2代用品 也可以部分取代6063等合金擠壓型材 用于零部件生產。

目前 鋁硅鈦合金可廣泛用于不同工業部門 拖拉機制造業、航空航天工業、鐵路運輸業、機械工業、軍事工業、儀器、家用電器、電子工業、建筑業及其他工業部門 尤其是汽車制造業。在當今汽車輕量化的大潮中 新材料、新式零部件的研制開發 至關重要。鋁硅鈦鑄造合金可完全取代鑄鐵件應用于汽車零部件生產 如進氣岐管、發動機缸體、缸蓋 轉向機殼、傳動箱殼、制動鼓、水泵殼、油泵殼等。亞共晶變形合金可用于輪轂制造 可取代6063等擠壓型材 制作操縱桿、萬向節頭、車門、車頂篷、行李箱蓋、發動機罩 以至車身骨架及其他部件。

試驗表明用含有鈦的ZL108鋁硅合金制作的汽車發動機活塞、缸體、缸蓋等部件 經實驗室試驗工藝性試驗 600小時臺架耐久性可靠性試驗以及五萬和十五萬公里行車使用試驗 結果證明該合金有以下三個優點 有良好的細化結晶組織作用 較高的耐磨性 較高的耐熱性。能使合塞使用壽命延長35左右 利用此法配制的含鈦鋁硅合金具有明顯的經濟效益。

By data showing, with structures used Al alloy to substitute traditional steel ones, the weight of auto can be reduced for 30%∽40%, reduced for 30% in manufacturing of engines and reduced for 50% in manufacturing of auto wheels.Adopting Al alloy is one of important approach for the lighter-weight of auto, environmental protection,energy saving, speed-lifting and high efficiency in transportation.Therefore, at present, R & D of Al alloy Auto seems very necessary.

合金化學成份如表1所示。

鈦鋁硅合金技術鑒定于1983年12月完成 由河南省科委主持 由鄭州輕金屬研究院、金陵汽車配件廠、鄭州汽車廠負責實施 鑒定委員會由35位學者專家組成。全國大汽車廠如一汽、二汽 活塞廠如上海、天津活塞廠 南京、無錫汽車配件廠 以及洛陽工學院 鄭州機械研究所、長春汽車研究所 省有關廳、局等單位派人參加 大家同聲贊譽 要求迅速完善標準投入生產。到2002年 合金技術作為國家重大科技成果產業化示范項目 落戶于登電集團試生產成功。試生產產品在國內30多家企業應用 并出口至美國、韓國、東南亞、臺灣地區 深受用戶歡迎。

據了解 登電集團運用電解法生產實現了年產量4萬噸。該集團電熱法煉制鋁硅合金與烏克蘭簽定合同規劃也已投產。如果能采用電熱法生產鋁硅鈦中間合金 然后以再生鋁、廢雜鋁稀釋有望進一步降低成本。由于不需要氧化鋁等昂貴原料 而采用的礦物資源 如低鐵鋁土礦、低鐵高嶺土、粘土、高鋁粉煤灰、煤矸石和低灰煙煤等質優價廉 成本將大大降低。

在《汽車業發展政策》第11條要求 “積極開展輕型材料、可回收材料、環保材料等車用新材料研究 國家適時制定最低再生材料利用率。”此項政策無疑是汽車用鋁的絕好機遇 從中便有鋁硅鈦合金的用武之地。2010年我國汽車產銷量均超1800萬輛 成為全球第一汽車產銷大國。但在汽車用鋁方面還嚴重滯后 單車耗鋁僅為西方國家的50 。國務院把新材料作為支撐國家經濟和社會發展的戰略性產業 在國家政策推動下 這一情況將會迅速改觀。

汽車及零部件產業是我國支柱產業 應開拓創新急起直追 強化結構調整 利用我國得天獨厚的資源優勢應用鋁硅鈦合金 加強自主開發能力 研制開發新材料 打造自主品牌 積極參與國際競爭 在汽車輕量化大潮中 在需求制約買方市場競爭的格局中 贏得用戶而長盛不衰。